Der richtige Lagertank für die Abwasserspeicherung: Ein Auswahlleitfaden für Ingenieure
Erstellt 05.15
Der richtige Lagertank für die Abwasserlagerung: Ein Auswahlleitfaden für Ingenieure
Der richtige Speichertank für die Abwasserspeicherung wird zuerst durch die Chemie und zweitens durch die Kapazität bestimmt. Glasemaillierte Stahltanks bewältigen einen pH-Bereich von 1–14 mit einer bei 820–930 °C eingebrannten Emailschicht, die bei 1500 V DC funkengeprüft wird, sodass sie für septische, industrielle und aggressive Abwasserströme geeignet sind. Schmelzgebundenes Epoxidharz eignet sich für wechselnde saure oder alkalische Beanspruchungen bei einer Schichtdicke von 180–280 µm, und Edelstahl ist für hochchlorid- oder hochreine Anwendungen reserviert. Sobald die Auskleidung festgelegt ist, entscheiden Durchmesser, Abdeckungsart, Verbindungssystem und Inspektionsintervall über die Lebenszykluskosten.
Ein EPC-Beschaffungsingenieur, der eine Ausschreibung für die Lagerung von Abwasser eröffnet, hat in der Regel vier Tanks zu spezifizieren und drei Produkte auf der Auswahlliste, und die Spezifikation muss sechs Monate später eine Value-Engineering-Übung überstehen, ohne an der Nahtstelle auseinanderzufallen. Abwasser ist die am wenigsten verzeihende Lageraufgabe in der Wasserindustrie, denn die Flüssigkeit ändert im Tagesverlauf ihre Zusammensetzung, der Gasraum wechselt zyklisch von Schwefelwasserstoff zu feuchter Luft, und der Tank steht in einer korrosiven Standortumgebung. Die richtige Antwort ist kein einzelnes Produkt; es ist ein Auskleidungssystem, eine strukturelle Hülle und eine Abdeckung, die gemeinsam ausgewählt und dann so dokumentiert werden, dass sie den ersten Stillstand der Anlage überstehen.
Chemie zuerst: Auskleidung auf den Abwasserstrom abstimmen
Die Entscheidung für die Auskleidung erfolgt vor der Entscheidung über den Durchmesser, da die Auskleidung die Materialhülle für alles Weitere festlegt. Ein glasemaillierter Stahltank trägt eine Emailschicht von 0,25–0,45 mm Dicke, die bei 820–930 °C mit dem Stahl verschmolzen wird und mit über 3.450 N/cm² bewertet ist, mit einer pH-Toleranz von 1–14; das deckt häusliches Abwasser aus Faulgruben, lebensmittelverarbeitendes Abwasser mit organischen Säuren und die meisten industriellen Ströme ab, deren pH-Wert in einem kontrollierten Bereich gehalten wird. Ein schmelzgebundener Epoxidharztank bietet eine andere Hülle: ein Pulver, das bei 180–280 µm aufgetragen und bei hoher Temperatur ausgehärtet wird, referenziert nach AWWA C550, mit Salzsprühnebelbeständigkeit von über 4000 Stunden; er ist eine starke Lösung, wenn der Strom zwischen Säure und Alkali schwankt, wenn der Tank im Freien an einem marinen Standort steht oder wenn eine Beschichtungsreparatur praktischer ist als ein Plattenaustausch. Edelstahl 304 oder 316L ist der dritte Weg, gewählt wenn Chlorid hoch genug ist, um Beschichtungen anzugreifen, oder wenn der Prozess tatsächlich eine Legierungsbarriere benötigt, wie bei hochchloridhaltigem industriellem Abwasser mit einem Rückgewinnungskreislauf.
Geometrie, Kapazität und der Durchmesser, der zum Standort passt
Volumen bestimmt die Form, und die Form bestimmt die Baukosten. Durchmesser und Höhe eines geschraubten Tanks sind innerhalb vernünftiger Grenzen frei wählbar: Ein großvolumiger, flacher Tank eignet sich für eine Kläranlage mit verfügbarer Fläche und geringer Höhenbeschränkung, während ein höherer, schmaler Tank für ein Grundstück mit begrenzter Standfläche geeignet ist. Da ein einzelner Tank bis zu 60.000 m³ geliefert wird, sind die meisten Abwasseraufgaben mit einem einzigen Behälter statt mit einer Batterie von Tanks zu bewältigen; wo jedoch der Zufluss für Stufenbetrieb, Ausgleich oder Wechselquellenbetrieb aufgeteilt werden muss, sind mehrere kleinere Tanks in Parallelschaltung leichter zu isolieren und zu warten. Die Plattenbreite von etwa 1,2 m und die geschraubte Flanschverbindung der Güte 8.8 mit EPDM-Dichtung bedeuten, dass der Mantel später durch zusätzliche Ringe erhöht werden kann, was oft die günstigste Kapazitätserweiterung ist, die einer Anlage zur Verfügung steht.
Abdeckungen, Gasraum und die atmosphärische Grenze
Ein Abwassertank ist ein atmosphärisches Behältnis, und seine Abdeckung ist der Ort, an dem Geruchs- und Gassammlung gewonnen oder verloren wird. Wo Biogas gesammelt wird, arbeiten die Abdeckung, die Druckentlastungsvorrichtung und die Flammensperre bei einem Gasdruck von nur wenigen Kilopascal, sodass die Abdeckung eine Niederdruckgrenze und kein Druckbehälter ist. Eine starre geodätische Aluminiumkuppel nach AWWA D108 und API 650, mit Wind- und Schneelasten nach ADM 2015 oder ASCE 7-10, bietet eine harte, begehbare Oberfläche und eine dauerhafte Abdichtung. Eine Zweimembranabdeckung ist leichter und kostengünstiger und die praktische Lösung über einem großen Tank oder einem in Betrieb befindlichen Tank, bei dem ein starres Dach in Etappen errichtet werden müsste. Der falsche Schritt ist, eine gasdichte Membran auf einen Tank zu setzen, dessen Gas abgelüftet wird, oder einen offenen Tank unter einer Kuppel, in der das Gas nirgendwohin kann; jedes dieser Details zeigt sich als Geruchsbeschwerde oder als eine Abdeckung, die zur Entlastung geöffnet werden muss.
Technische Spezifikation
Parameter | Typischer Wert / Bereich | Hinweis |
Emaille-Schmelztemperatur | 820–930 °C | Glas in einem Zyklus mit Stahl verschmolzen |
Emaille-Dicke | 0,25–0,45 mm | Nennwert über 3.450 N/cm² |
Funkenprüfung | 1500 V DC | Pinhole-Erkennung vor dem Versand |
pH-Bereich | 1–14 | Breite chemische Toleranz |
Innenrauheit | Ra < 0,8 µm | Reduziert Schlammhaftung |
FBE-Foliendicke | 180–280 µm | AWWA C550-Referenz, Salzsprühnebel > 4000 h |
Verbindung | Geflanscht, EPDM-Dichtung, Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 | Nachziehbar verschraubte Konstruktion |
Abdeckung | Aluminiumkuppel AWWA D108 / API 650 oder Doppelmembran | Lasten ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Auslegungslebensdauer | 30 Jahre und mehr | Emaillehülle |
Auswahl für den tatsächlichen Betrieb der Anlage
Die Auslegung sollte daran gemessen werden, wie der Tank an einem schlechten Tag betrieben wird, nicht am Durchschnitt eines Auslegungstages. Ein Tank, der Stoßbelastungen aus einem Chargenprozess erhält, benötigt ein Umwälz- oder Mischdetail, damit die kurzzeitig hohe Konzentration nie stagnierend an einem Bereich des Bodens anliegt. Ein Tank, der zweimal täglich gefüllt und entleert wird, benötigt eine Fugen- und Verankerungsauslegung, die die Füllstandszyklen und die damit einhergehende thermische Bewegung toleriert. Ein Tank in einer Anlage mit einer Chrom- oder Chlorid-Rückgewinnungsschleife erfordert eine explizite Beantwortung der Chloridfrage, weshalb eine Edelstahl- oder Emaille-Option mit dokumentiertem Korrosionszuschlag in der Regel eine beschichtete Kohlenstoffstahlhülle übertrifft. Und ein Tank, der für Wartungsarbeiten entleert werden muss, benötigt einen Zugangs-, Abpump- und Confined-Space-Plan, der in den Zeichnungssatz aufgenommen wird, denn das ist die Stillstandszeit, an die sich der Betreiber tatsächlich erinnert.
Projektfall
Projekt | Standort | Produkt | Kapazität | Umfang |
Industrieabwassertanks, 27 Einheiten | Xinjiang, China | GFS-Tanks | 30.469 m³ insgesamt | Lieferung und Bauaufsicht |
Kommunale Abwassertanks, 10 Einheiten | Sichuan, China | GFS-Tanks | 17.420 m³ insgesamt | Lieferung und Bauaufsicht |
Großdurchmesser-Chemieabwassertank | Zhejiang, China | GFS-Tank | 11.613 m³ | Lieferung und Bauaufsicht |
Center Enamel Engineering-Kompetenz
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) entwirft und fertigt seit 2008 verschraubte Lagertanks. Als erster Hersteller von glasverschmolzenen Stahltanks (GFS) in China verfügt das Unternehmen über nahezu 200 emailbezogene Patente, produziert jährlich rund 300.000 emaillierte Stahlplatten, hat mehr als 30.000 installierte Projekte abgeschlossen und liefert seine Tanks in über 100 Länder. Das neue 150.000 m² große Produktionswerk wurde hinzugefügt, um die Produktionskapazität zu erhöhen, und einzelne Tanks werden bis zu 60.000 m³ geliefert. Die Fertigung erfolgt nach ISO 9001 und ISO 45001, mit Produktzertifizierungen einschließlich NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI und EUROCODE, und die Auslegung orientiert sich bei entsprechenden Anforderungen an AWWA D103-09, AWWA C550 und NFPA.
Für die Abwasserlagerung bedeutet diese Fähigkeit, dass ein Lieferant die gesamte Auswahlfrage beantworten kann: Emaille- oder Epoxidauskleidung, verschraubte oder geschweißte Hülle, Kuppel- oder Membranabdeckung sowie die Details zu Verbindungen, Drehmoment und Inspektion, die den Tank während des ersten Jahrzehnts der Anlage dicht halten.
Häufig gestellte Fragen
F1: Was ist der häufigste Fehler bei der Auswahl von Abwassertanks?
A1: Die Hülle vor der Chemie zu spezifizieren. Ein Tank, der für neutrales kommunales Abwasser geeignet ist, ist oft falsch für einen Strom mit wechselnder Säure- und Laugendosierung, und der Unterschied zeigt sich als Beschichtungs- oder Emailleversagen innerhalb weniger Jahre statt als strukturelles Problem.
F2: Kann ein Tank sowohl saure als auch alkalische Phasen bewältigen?
A2: Ja, eine Emailleauskleidung toleriert einen pH-Wert von 1–14 und bewältigt daher wechselnde Phasen im selben Tank; eine schmelzgebundene Epoxidbeschichtung hat ebenfalls einen breiten pH-Bereich und wird oft gewählt, wenn der Tank im Freien, an einem marinen Standort oder an einem Ort steht, an dem Reparaturen praktischer sind als der Austausch von Platten.
Q3: Benötige ich eine Abdeckung für einen Abwasserlagertank?
A3: Nur wenn die Anlage ein Ziel zur Geruchs-, Gassammlung oder Wetterabschirmung hat. Wenn Biogas gesammelt wird, wird die Abdeckung Teil des Gassystems mit einer Druckentlastungsvorrichtung und einer Flammensperre; andernfalls bietet eine einfache Abdeckung oder ein Schutz oft den gleichen Nutzen zu einem Bruchteil der Kosten.
Q4: Kann ich die Kapazität eines bestehenden Abwassertanks erhöhen?
A4: Ja, bei einem verschraubten Tank. Zusätzliche Ringkurse können hinzugefügt werden, um den Mantel zu erhöhen, zusätzliche Paneele erweitern die Grundfläche, oder ein paralleler Tank kann installiert werden, alles ohne die Kosten für ein neues Fundament, die bei einem geschweißten Ersatz anfallen würden.
F5: Wie wird ein Abwassertank vor der Übergabe geprüft?
A5: Emailpaneele werden bei 1500 V DC funkengeprüft, die Verbindungen werden auf Dichtungssitz und Schraubendrehmoment kontrolliert, und der montierte Tank wird bis zum Auslegungsstand gefüllt und auf Dichtheit geprüft. Der Zustand von Schrauben und Dichtungen wird dann nach der ersten Befüllung und nach dem ersten Winter erneut kontrolliert.
F6: Welcher Flüssigkeitsstand sollte in einem Vorhaltetank aufrechterhalten werden?
A6: So hoch wie der Prozess es zulässt, denn ein tieferer Tank reduziert das Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis und verkürzt die Verweilzeit, die das Gas zum Durchströmen benötigt; Probleme entstehen durch sehr niedrige Füllstände, die den Verbindungsring freilegen, und sehr hohe Füllstände, die keinen Freiraum für Schaum oder Wellenbewegung lassen.
Der richtige Lagertank für die Abwasserspeicherung ist eine Auskleidung, die auf die Chemie abgestimmt ist, eine Hülle, die für den Standort dimensioniert ist, und eine Abdeckung, die nach dem Gas- oder Geruchsziel gewählt wird. Wenn die Auskleidung richtig gewählt ist, sind die strukturellen Fragen unkompliziert; ist sie falsch, kann keine Wandstärke das ausgleichen. Senden Sie die Abwasseranalyse, den schwankenden pH-Bereich, die Temperatur, die Kapazität und die Standortbelastung an einen Ingenieur, und Sie erhalten eine Auswahlnotiz, in der Auskleidung, Verbindung und Abdeckung festgehalten sind.
Sprechen Sie mit einem Ingenieur
Senden Sie uns Ihre Abwassercharakterisierung, die pH- und Temperaturschwankungen, die erforderliche Kapazität und die Platzbeschränkungen, den Chloridgehalt und ob Biogas oder Geruchskontrolle im Leistungsumfang enthalten ist. Wir liefern Ihnen eine Tankkonfiguration mit Auskleidungs-, Abdeckungs-, Verbindungs- und Dichtheitsprüfanforderungen sowie den Zeichnungs- und Spezifikationssatz für Ihre Ausschreibung.
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